TW201404954A - 長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具 - Google Patents

Abstract

一種長晶爐之熱遮罩安裝方法，其步驟包括：提供一升降定位治具，其具有一基座、一設置於基座的升降單元、一設置於升降單元的承載座、及兩固定於基座的定位桿。於承載座上組裝一熱遮罩，並使熱遮罩的兩定位孔分別套入兩定位桿。移動升降定位治具，使兩定位桿分別位於一長晶爐爐蓋的兩支撐柱正下方。操控升降單元上升，使承載座沿一鉛錘方向由下朝上移動，以令承載座所承托的熱遮罩朝長晶爐爐蓋方向移動，並使熱遮罩的兩定位孔離開兩定位桿而分別套入兩支撐柱。藉此，達到快速安裝熱遮罩於長晶爐爐蓋的效果。

Description

長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具

本發明是有關一種熱遮罩安裝方法及其使用的治具，且特別是有關於一種適於單人操作的長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具。

長晶爐的設計重點在於具備良好之熱場及氣體流動設計，藉以降低能源的損失以供降低生產成本，以及減少爐內的氧化物沈積，提供晶棒良好的成長環境。

因此，一般習知用以製造矽晶棒之長晶爐，除了於坩堝外圍之石墨加熱器外緣環設有一絕熱層，用以減低熱能損失之外，並相對於坩堝上方設有一熱遮罩，以期利用熱遮罩之設置降低坩鍋上方之熱能損失，以及利用熱遮罩減少自然對流的產生，以減少氧化物於上部沈積及掉入熔湯的機率。

然而，現今的熱遮罩安裝於長晶爐爐蓋時，需要3人以上花費大約1至2小時以抬起熱遮罩來安裝至長晶爐爐蓋，不但耗時且耗工。再者，透過人力抬起熱遮罩安裝的過程，易產生安裝不良或元件損害等缺失。

舉例來說，當熱遮罩以人力抬起而安裝至長晶爐爐蓋內時，安裝方向為由下往上，並將熱遮罩上的定位孔穿過長晶爐爐蓋的支撐桿，使熱遮罩以懸吊方式安裝於長晶爐爐蓋下。但熱遮罩頗具重量，使其在安裝過程中易因人力施力不均而產生移位，造成無法安裝或安裝錯誤(安裝錯誤無法由外觀上輕易發現)，導致後續長晶時氧化物堆積，甚 至可能造成無法長晶或熱場損害等負面結果，如：安裝後熱遮罩中心偏移，晶棒撞到熱遮罩、氬氣流場或熔湯溫度異常等。

再者，因安裝過程無法目視定位長晶爐爐蓋的支撐桿位置，因此定位不易準確，無法輕易將組成熱遮罩的各隔熱元件上的定位孔對齊後，再對準長晶爐爐蓋的支撐桿。導致在安裝過程中，支撐桿易戳破毀損熱遮罩定位孔附近部位，而熱遮罩受損產生之碳纖屑若掉入熔湯內，將造成汙染發生晶體含碳超規。

於是，本發明人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明實施例在於提供一種長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具，可透過機械動力進行熱遮罩的安裝動作，藉以省時、省力、及避免安裝缺失。

本發明實施例提供一種長晶爐之熱遮罩安裝方法，其步驟包括：提供一升降定位治具，其具有一基座、一設置於該基座的升降單元、一設置於該升降單元的承載座、及兩固定於該基座的定位桿；於該承載座上組裝一熱遮罩，並使該熱遮罩的兩定位孔分別套入該兩定位桿；移動該升降定位治具，使該兩定位桿分別位於一長晶爐爐蓋的兩支撐柱正下方；以及操控該升降單元上升，使該承載座沿一鉛錘方向由下朝上移動，以令該承載座所承托的該熱遮罩朝該長晶爐爐蓋方向移動，並使該熱遮罩的兩定位孔離開 該兩定位桿而分別套入該兩支撐柱。

優選地，該承載座具有一支撐件及一連接該支撐件與該升降單元的連接件，該支撐件內緣界定有一通口，於該承載座上組裝該熱遮罩時，將該熱遮罩的一環狀部設置於該支撐件頂面，並將該熱遮罩的一桶狀部穿過該支撐件的通口。

優選地，在該熱遮罩的兩定位孔分別套入該兩支撐柱後，以兩扣持件分別扣合於該兩支撐柱，使該熱遮罩與該長晶爐爐蓋的相對位置保持不變。

優選地，該支撐件形成有兩開孔，該兩開孔分別套設於該兩定位桿，在該兩扣持件分別扣合於該兩支撐柱後，操控該升降單元下降，使該承載座沿該鉛錘方向由上朝下移動而與該熱遮罩分離，且該支撐件的兩開孔分別通過該兩扣持件。

優選地，在移動該升降定位治具時，使該兩定位桿頂緣分別抵接於該兩支撐柱底緣。

優選地，在操控該升降單元上升時，該承載座沿該鉛錘方向的移動距離小於兩公尺。

優選地，該升降定位治具包含數個滾輪，在移動該升降定位治具時，經由該些滾輪以使該升降定位治具於一工作面上滑動，而將該兩定位桿分別位於該兩支撐柱正下方。

優選地，該升降定位治具包含一連接於該升降單元的操控件，在操控該升降單元上升時，使用該操控件以驅動該升降單元，以使該升降單元承托該承載座以沿該鉛錘方向移動。

本發明另提供一種如上述之長晶爐之熱遮罩安裝方法中所使用的升降定位治具。

優選地，該升降單元具有一升降盤、一驅動件、及一連桿組，該承載座連接於該升降盤，該連桿組連接於該升降盤與該驅動件，該驅動件能驅使該連桿組連動該升降盤，使該承載座沿該鉛錘方向往復移動。

綜上所述，本發明實施例所提供的長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具，其可使熱遮罩的安裝作業適合由單人進行，且僅需耗時約0.5小時。再者，熱遮罩不會在移動的過程中造成偏移，藉以確保熱場維持在中心位置，並且可避免於安裝過程中造成熱遮罩之損毁。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

請參閱圖1並同時參照圖2A至圖7所示，其為本發明一實施例，且本實施例提供一種長晶爐之熱遮罩安裝方法，其步驟大致如下所述。

步驟S110：如圖2A和圖2B，提供一升降定位治具1，其具有一基座11、一設置於基座11的升降單元12、一設置於升降單元12的承載座13、兩定位桿14、及一連接於升降單元12的操控件15。

為能更清楚的說明下述步驟S120至步驟S160，以下將先說明升降定位治具1所需具備的必要元件，但於實際應 用時，升降定位治具1可依設計者的需求而加以調整，並不以下述說明為限。

所述基座11具有一座體111及數個滾輪112，上述滾輪112安裝於座體111底部，以使基座11置放於一工作面5(如：地面)時，座體111可透過滾輪112而於地面上移動。但於實際應用時，基座11亦可毋須安裝滾輪112，或者以其他可移動元件取代滾輪112。

所述升降單元12具有一升降盤121、一驅動件122、及一連桿組123。上述連桿組123連接於升降盤121與驅動件122，且連桿組123與驅動件122部分固定於基座11的座體111，而所述驅動件122能驅使連桿組123連動升降盤121，以使升降盤121沿一鉛錘方向V往復移動。

此外，於本實施例中，有鑑於安裝需求，所述升降盤121沿鉛錘方向V所能移動的距離較佳為兩公尺以下。再者，於本實施例中的驅動件122可為氣壓缸或液壓缸，但不受限於此。

所述承載座13具有一環狀的支撐件131及一連接件132，上述支撐件131內緣界定有一通口1311，且支撐件131於上述通口1311的相對兩側各形成有一圓形的開孔1312。而所述連接件132包含數個桿體1321，且所述桿體1321的一端連接於上述支撐件131，而所述桿體1321的另一端連接於上述升降單元12的升降盤121。

其中，所述支撐件131、連接件132、及升降盤121包圍界定有一容置空間16，且上述容置空間16可經由通口1311連通於外。

所述兩定位桿14的一端固定於基座11的座體111，且 上述定位桿14的長軸方向大致垂直於工作面5，亦即，定位桿14的長軸方向平行於所述鉛錘方向V。

再者，所述兩定位桿14分別穿設於支撐件131的兩開孔1312，且兩定位桿14大致分別位於兩開孔1312的中心軸線上，而支撐件131位於兩開孔1312旁的側壁分別與兩定位桿14留有一距離。

所述操控件15連接於升降單元12的驅動件122，且使用者可藉由操控件15驅動升降單元12的驅動件122，以透過連桿組123使升降盤121承托承載座13以沿鉛錘方向V往復移動。

更詳細地說，所述操控件15主要設計在一利於使用者操作的位置。舉例來說，操控件15可位於使用者可透過手控制的位置，或者，操控件15亦可位於使用者可透過腳踩踏的位置，在此不加以限制。

步驟S120：如圖3，於所述承載座13上組裝一熱遮罩2，並使上述熱遮罩2的兩定位孔211分別套入兩定位桿14。

為能更清楚的說明下述步驟S120至步驟S160，於此先說明熱遮罩2的構造。上述熱遮罩2是由數個隔熱元件所組裝構成，且該些隔熱元件的材質較佳為石墨與碳纖，但不受限於此。為便於說明，本實施例依熱遮罩2外型大致界定為一環狀部21與一桶狀部22，且該些隔熱元件組裝構成環狀部21時，形成有沿鉛錘方向V貫通的兩定位孔211。

而有關步驟S120，更詳細地說，於承載座13上組裝熱遮罩2時，主要是將上述隔熱元件先在支撐件131頂面進 行組裝，藉以將熱遮罩2的環狀部21設置於支撐件131頂面，並將熱遮罩2的桶狀部22穿過支撐件131的通口1311而容置於上述容置空間16中。

須說明的是，經由所述連接件132連接支撐件131與升降單元12的升降盤121，以使支撐件131與升降盤121之間的距離適於供桶狀部22穿過通口1311的部位容置。

步驟S130：如圖4，移動所述升降定位治具1，使上述兩定位桿14分別位於一長晶爐爐蓋3的兩支撐柱32正下方。

為能更清楚的說明下述步驟S130至步驟S160，於此先說明長晶爐爐蓋3的構造。所述長晶爐爐蓋3主要具有一蓋體31及裝設於蓋體31的兩支撐柱32，且每一支撐柱32形成有一嵌槽321。

再者，所述長晶爐爐蓋3可透過一驅動馬達(圖未示)的驅動而調整其位置(如：調整高度)。而須說明的是，上述定位桿14的水平截面面積大致相同於支撐柱32的水平截面面積。

而有關步驟S130，更詳細地說，在移動升降定位治具1時，經由該些滾輪112以使升降定位治具1於工作面5上滑動，而將兩定位桿14分別位於兩支撐柱32正下方。較佳的實施態樣係將兩定位桿14頂緣分別抵接於兩支撐柱32底緣，但不受限於此。

步驟S140：如圖5，操控升降單元12上升，使承載座13沿鉛錘方向V由下朝上移動，以令承載座13所承托的熱遮罩2朝長晶爐爐蓋3方向移動，並使熱遮罩2的兩定位孔211離開兩定位桿14而分別套入兩支撐柱32。

更詳細地說，使用者可透過操作操控件15，以使升降單元12的升降盤121上升，進而承托承載座13與熱遮罩2以沿鉛錘方向V由下朝上移動。其中，上述移動距離小於兩公尺。

再者，於熱遮罩2上升的過程中，其透過定位孔211沿定位桿14移動，藉以保持熱遮罩2的位置而不會產生偏移，其後，熱遮罩2的定位孔211離開定位桿14而套入兩支撐柱32，以達到定位安裝的效果。

步驟S150：如圖6，以兩扣持件4分別扣合於所述兩支撐柱32，使熱遮罩2與長晶爐爐蓋3的相對位置保持不變。

所述扣持件4亦為具有隔熱效果之元件，且於本實施例中的扣持件4為大致呈C型的片體，且扣持件4於水平截面的面積小於支撐件131開孔1312於水平截面所界定的面積。換言之，扣持件4分別扣合於支撐柱32的方式，是透過扣持件4嵌設於支撐柱32的嵌槽321。

步驟S160：如圖7，操控升降單元12下降，使承載座13沿鉛錘方向V由上朝下移動而與熱遮罩2分離，且支撐件131的兩開孔1312分別通過兩扣持件4。

更詳細地說，使用者可透過操作操控件15，以使升降單元12的升降盤121下降，進而承托承載座13與熱遮罩2以沿鉛錘方向V由上朝下移動。其中，上述移動距離小於兩公尺。

經步驟S160後，即完成熱遮罩2安裝作業，其後，所述升降定位治具1可應用於另一實施相同之熱遮罩(圖未示)的安裝作業，亦即，重複步驟S120至步驟S160。

須說明的是，以上所述之升降定位治具1及其使用步驟可適用於手動使用或應用於自動化設備，本實施例不加以限制。再者，上述之升降定位治具1可依設計者需求而加以變化。

綜合來說，根據本發明實施例的長晶爐之熱遮罩安裝方法及其使用的升降定位治具，其可使熱遮罩於承載座上先組裝，再透過升降定位治具以機械動力進行安裝動作。藉此，使熱遮罩的安裝作業適合由單人進行，且僅需耗時約0.5小時，以達到節省人力及工時的效果。

再者，熱遮罩利用升降定位治具的定位桿定位於長晶爐爐蓋的支撐桿，使熱遮罩不會在移動的過程中造成偏移，藉以確保熱場維持在中心位置，並且可避免於安裝過程中造成熱遮罩之損毁。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1‧‧‧升降定位治具

11‧‧‧基座

111‧‧‧座體

112‧‧‧滾輪

12‧‧‧升降單元

121‧‧‧升降盤

122‧‧‧驅動件

123‧‧‧連桿組

13‧‧‧承載座

131‧‧‧支撐件

1311‧‧‧通口

1312‧‧‧開孔

132‧‧‧連接件

1321‧‧‧桿體

14‧‧‧定位桿

15‧‧‧操控件

16‧‧‧容置空間

2‧‧‧熱遮罩

21‧‧‧環狀部

211‧‧‧定位孔

22‧‧‧桶狀部

3‧‧‧長晶爐爐蓋

31‧‧‧蓋體

32‧‧‧支撐柱

321‧‧‧嵌槽

4‧‧‧扣持件

5‧‧‧工作面(如：地面)

V‧‧‧鉛錘方向

S110~S160‧‧‧步驟

圖1為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟流程示意圖；圖2A為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S110之示意圖；圖2B為本發明的升降定位治具之作動示意圖；圖3為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S120之示意圖；圖4為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S130之示意圖； 圖5為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S140之示意圖；圖6為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S150之示意圖；及圖7為本發明長晶爐之熱遮罩安裝方法的步驟S160之示意圖。

S110~S160‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種長晶爐之熱遮罩安裝方法，其步驟包括：提供一升降定位治具，其具有一基座、一設置於該基座的升降單元、一設置於該升降單元的承載座、及兩固定於該基座的定位桿；於該承載座上組裝一熱遮罩，並使該熱遮罩的兩定位孔分別套入該兩定位桿；移動該升降定位治具，使該兩定位桿分別位於一長晶爐爐蓋的兩支撐柱正下方；以及操控該升降單元上升，使該承載座沿一鉛錘方向由下朝上移動，以令該承載座所承托的該熱遮罩朝該長晶爐爐蓋方向移動，並使該熱遮罩的兩定位孔離開該兩定位桿而分別套入該兩支撐柱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中該承載座具有一支撐件及一連接該支撐件與該升降單元的連接件，該支撐件內緣界定有一通口，於該承載座上組裝該熱遮罩時，將該熱遮罩的一環狀部設置於該支撐件頂面，並將該熱遮罩的一桶狀部穿過該支撐件的通口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中在該熱遮罩的兩定位孔分別套入該兩支撐柱後，以兩扣持件分別扣合於該兩支撐柱，使該熱遮罩與該長晶爐爐蓋的相對位置保持不變。
4. 如申請專利範圍第3項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中該支撐件形成有兩開孔，該兩開孔分別套設於該兩定位桿，在該兩扣持件分別扣合於該兩支撐柱後，操 控該升降單元下降，使該承載座沿該鉛錘方向由上朝下移動而與該熱遮罩分離，且該支撐件的兩開孔分別通過該兩扣持件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中在移動該升降定位治具時，使該兩定位桿頂緣分別抵接於該兩支撐柱底緣。
6. 如申請專利範圍第1項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中在操控該升降單元上升時，該承載座沿該鉛錘方向的移動距離小於兩公尺。
7. 如申請專利範圍第1項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中該升降定位治具包含數個滾輪，在移動該升降定位治具時，經由該些滾輪以使該升降定位治具於一工作面上滑動，而將該兩定位桿分別位於該兩支撐柱正下方。
8. 如申請專利範圍第1項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法，其中該升降定位治具包含一連接於該升降單元的操控件，在操控該升降單元上升時，使用該操控件以驅動該升降單元，以使該升降單元承托該承載座以沿該鉛錘方向移動。
9. 一種如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法中所使用的升降定位治具。
10. 如申請專利範圍第9項所述之長晶爐之熱遮罩安裝方法中所使用的升降定位治具，其中該升降單元具有一升降盤、一驅動件、及一連桿組，該承載座連接於該升降盤，該連桿組連接於該升降盤與該驅動件，該驅動件能驅使該連桿組連動該升降盤，使該承載座沿該鉛錘方向往 復移動。